王贻芳应邀开讲院士大讲堂:“粒子物理标准模型的乌云—从W粒子的质量谈起”

  • 图文/陈治江 校学生会学术实践中心 (团委)
  • 创建于 2022-05-13
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  5月6日19:00,由中国科学院大学校团委主办,校学生会承办,中国科学院高能物理研究所研究生会、近代物理研究所研究生会、物理科学学院学生会协办的第66期“院士大讲堂”活动准时拉开帷幕。“院士大讲堂”活动以弘扬科学家精神为宗旨,通过院士与青年学生近距离交流,碰撞科研新思路,同时鼓励国科大学子在实践中锤炼求真务实、报国为民、无私奉献、勇于创新的高尚品格,激励国科大学子勇于承担历史使命感与责任感。本次活动采用线上举行。

  中国科学院院士,中国科学院高能物理研究所所长,国家自然科学一等奖、基础物理学突破奖获得者王贻芳院士作为主讲嘉宾,带来了题为“粒子物理标准模型的乌云—从W粒子的质量谈起”的讲座。王贻芳以最近热议的有关“CDF 实验发现测量的W粒子质量偏差理论预期达7倍标准偏差”为切入点,从“粒子物理的标准模型”、“W粒子及其质量”、“CDF实验结果分析”、“CDF实验结果的近期验证”、“CDF实验结果对标准模型的意义”、“粒子物理实验研究的末来”五个方面展开,并最终提出了个人对粒子物理的未来发展的预期和建议。

  首先,王贻芳简要介绍了基本粒子的类型,是构成物质世界的基本 “砖块”。随后以最近热议的有关“CDF 实验发现测量的W粒子质量偏差理论预期达7倍标准偏差”为切入点引入W粒子,介绍了4 费米子相互作用:成功描述了Beta衰变、Muon-decay等行为,但是4 费米子相互作用截面在高能下是发散的,应当引入有质量的中间玻色子W。

  接下来,王贻芳介绍了粒子物理标准模型的建立过程:C. Rubbia提出将CERN的质子加速器SPS改为质子反质子对撞机。S. van der Meer采用其1972年发明的随机冷却技术实现了反质子加速器的改建。1983年,CERN的UA1和UA2实验发现弱相互作用的传递子——W与Z粒子。王贻芳还讲解了标准模型中W粒子的质量,该值与电磁耦合常数αEM、费米子弱相互耦合常数GF、温伯格角度和辐射修正∆r有关。

  随后,王贻芳分析了CDF II实验的最新结果,并与CDFII与ATLAS和LHCb的进行了比较;讲解了近期国内召开几次讨论会后得出的关于该实验可能存在潜在不足的结论。如果CDF测量正确,W粒子的质量偏差无法在标准模型内修正,只有引入新粒子才可以调整,并调整W粒子的质量。王贻芳认为,未来可以通过ATLAS + CMS 的方式进行验证。

  王贻芳还向与会学生介绍了各国加速器的研制计划,其中包括我国的方案:环形正负电子对撞机 (CEPC)。该方案有三个目标:精确研究希格斯粒子,检验标准模型,寻找新物理。在H工厂模式下,CEPC可产生4百万Higgs粒子,精确测量其性质,寻找新物理。同时可以产生数亿W粒子,直接测量其质量,预期精度~3 MeV。W工厂/阈值扫描模式对测量W粒子质量精度高于1MeV。Z工厂模式下,CEPC还可产生数万亿Z粒子,实现检验标准模型的精确检验。

  最后,王贻芳勉励青年学子不要迷信权威,要勇于挑战重大问题;对于未来要保持乐观,把握机遇;对自己的领域要追求“博古通今”,要拒绝平庸,追求创新。讲座最后,王贻芳为青年学子送上寄语:相信“你们中间一定有人会远远超过我们这代人,中国的科学在你们手上一定会走到世界前列,欢迎大家参加我们的粒子物理研究!”

  院士大讲堂作为中国科学院大学校学生会的精品活动,已经举办六十余期,多位中国科学院院士曾在这里与青年学子齐聚一堂,碰撞思想的火花。本次院士大讲堂中,王贻芳院士为学子们介绍了国际前沿实验成果,解析了粒子物理的奥秘并结合我国粒子物理的发展情况进行深入探讨与展望。鼓励青年学子们勇于挑战,敢于担当,追求创新,追求卓越。

责任编辑:刘虹洁